مدل سه بعدی جریان نانوسیال
چکیده
جریان آرام سه بعدی نانوسیال روی یک صفحه تحت کشش از دو سمت، بررسی شده است. شرایط مرزی جا به-جایی برای آنالیز لایه مرزی حرارتی مورد استفاده قرار گرفته است. یک مدل ریاضیاتی شامل اثرات حرکت براونی و پخش ترموفورتیک نانوذرات انتخاب شده است. دستگاه دیفرانسیلی فرموله شده، بصورت عددی با روش پرتابی و انتگرال گیری مرتبه چهار-پنج رانگ کوتا حل شده است. جواب به چندین پارامتر جالب توجه از جمله پارامتر نسبت سرعت (λ)، پارامتر حرکت براونی (Nb)، پارامتر ترموفورسیس (Nt)، عدد پرانتل (Pr)، عدد لویس (Le) و عدد بایوت (γ) وابسته است. ملاحظه شد که میدان ها به شدت با تغییر این پارامترها تاثیر می پذیرند. نتایج با مطالعات موجود برای جریان های دوبعدی مقایسه و همخوانی بسیار عالی مشاهده شد. این مطالعه تاثیر بالقوه نانوذرات موجود در سیال پایه در بهبود عملکرد انتقال حرارت جابه جایی در مایعات مختلف را آشکار می کند.
1. مقدمه
نانوسیال‌ها به عنوان بهبود دهنده شگفت آور رسانش حرارتی در موارد متعددی در صنعت و مهندسی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی از استفاده های تخصصی نانوذرات که پتانسیل بسیاری نیز در خود جای داده است، استفاده از سیالات انتقال دهنده حرارت دارای نانوذرات معلق برای مواجهه با مشکلات خنک سازی در سیستم های حرارتی است. انرژی خورشیدی روش مسقتقیم کسب حرارت، آب و الکتریسیته از طبیعت است. محققان نتیجه گرفته اند که انتقال حرارت و پروسه ی دریافت انرژی خورشیدی با اضافه کردن نانوذرات به سیالات قابل بهبود است. استفاده از نانوسیالات به عنوان مبرد، اجازه ی کاهش ابعاد رادیاتور و در نتیجه موقعیت‌دهی مناسب تر آن را می‌دهد که در نهایت منجر به مصرف کمتر انرژی برای غلبه بر مقاومت مسیر می گردد. نانوذرات در مخلوط-های مبرد یا روانسازها می توانند به عنوان یک تکنولوژی مقرون به صرفه برای بهبود بازدهی چیلرهای خنک کننده ساختمان های بزرگ، مورد استفاده قرار گیرند. همچنین سیالات سنتی انتقال دهنده حرارت مانند اتیلن گلیکول، آب و روغن موتور به علت رسانش حرارتی پایین قابلیت های انتقال حرارتی محدودی دارند و در نتیجه با نیازمندی های خنک کننده های مدرن همخوانی ندارند. از سویی دیگر رسانش حرارتی فلزات در مقایسه با سیالات مرسوم انتقال دهنده حرارت، به شدت بیشتر است. Masuda و همکارانش [1] تغییرات در رسانایی حرارتی و ویسکوزیته ی مایعات را با پخش ذرات فوق ریز در سیال پایه مطالعه کردند. Choi و Eastman [2] سیالات مرسوم انتقال دهنده حرارت را با ذرات فلزی با ابعاد نانومتری ترکیب کردند و افزایش قابل توجه رسانایی حرارتی مایع نتیجه شده را که با عنوان نانوسیال شناخته شد، مشاهده نمودند. در مقاله ای دیگر Eastman و همکاران [3] افزایش غیرعادی رسانش حرارتی نانوسیال هایی با سیال پایه اتیلن گلیکول را بحث و بررسی کردند.
abstract
Laminar three-dimensional flow of nanofluid over a bi-directional stretching sheet is investigated. Convective boundary conditions are used for the analysis of thermal boundary layer. Mathematical model containing the combined effects of Brownian motion and thermophoretic diffusion of nanoparticles is adopted. The formulated differential system is solved numerically using a shooting method with fourth–fifth-order Runge–Kutta integration technique. The solutions depend on various interesting parameters including velocity ratio parameter (λ), Brownian motion parameter (Nb), thermophoresis parameter (Nt), Prandtl number (Pr), Lewis number (Le) and the Biot number (γ). It is noticed that fields are largely influenced with the variations of these parameters. The results are compared with the existing studies for the two-dimensional flows and found in an excellent agreement. The study reveals that nanoparticles in the base fluid offer a potential in improving the convective heat transfer performance of various liquids.
1. Introduction
The nanofluids in view of the extraordinary thermal conductivity enhancement have been recognized useful in several industrial and engineering applications. One of the technological applications of nanoparticles that hold enormous promise is the use of heat transfer fluids containing suspensions of nanoparticles to confront cooling problems in the thermal systems. Solar power is a direct way of obtaining heat, water and electricity from the nature. Researchers concluded that heat transfer and solar collection processes can be improved through the addition of nanoparticles in the fluids. Use of nanofluids as coolants would allow for smaller size and better positioning of the radiators which eventually consumes less energy for overcoming resistance on the road. Nanoparticles in refrigerant/lubricant mixtures could enable a cost effective technology for improving the efficiency of chillers that cool large buildings. Also the classical heat transfer fluids such as ethylene glycol, water and engine oil have limited heat transfer capabilities due to their low thermal conductivity and thus cannot congregate with modern cooling requirements. On the other hand thermal conductivity of metals is extremely higher in comparison to the conventional heat transfer fluids. Masuda et al. [1] explored the variations in the thermal conductivities and viscosities of liquids through the dispersion of ultra-fine particles in the base fluids. Choi and Eastman [2] combined the conventional heat transfer fluids with nanometer sized metallic particles and observed a significant increase in the thermal conductivity of the resulting liquid which was termed as nanofluid. In another paper, Eastman et al. [3] discussed an abnormal increase in the thermal conductivity of ethylene glycol based nanofluids.
چکیده
1. مقدمه
2. فرمولبندی و بیان ریاضی مسئله
3. روش عددی
4. نتایج و بحث
5. نتیجه گیری
abstract
1. Introduction
2. Problem formulation
3. Numerical method
4. Results and discussion
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه